Курсовые / Курсач ЭКТ-3 лето 2003 / kurs
.docДешифратор выполняет обратную функцию шифратора, он получает на вход закодированный сигнал (двоичный, двоично-десятичный и т.п.), и выдает его на одном из n своих выходов. Существуют различные дешифраторы. Этот дешифратор получает 4-разрядный шестнадцатеричный код (от 0 до 9 и от А до F) на вход, и на выходе выдает логические уровни для 7 сегментов шестнадцатеричного светодиодного индикатора. Сегменты имеют обозначения от а до g, и каждый сегмент включается, когда на его шину подается активный уровень.
1 .Техническое задание
п/п |
Uпорn, B |
Uпорр, В |
Коn, мкА/ |
Коp , мкА/ |
Технологичесиий базис |
Название схемы |
нс |
, Мгц |
пФ |
13 |
0.5 |
-0.5 |
250 |
70 |
CMOS 0.25 mkm-5 Metal, Uип=2.5В |
Дешифратор из двоичного кода в семисегментый |
1 |
100 |
0.3 |
1. Нарисовать логическую схему, проектируемого устройства, используя логические элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ с числом входов не более трех.
2. Нарисовать электрические схемы логических элементов в КМДП - базисе и выполнить предварительный расчет размеров транзисторов.
3. Исследовать переходные процессы в КМДП - элементах и оценить их динамические параметры.
4. Спроектировать в программе Microwind топологию логических вентилей, входящих в разрабатываемое устройство, определить площадь и размеры каждого элемента.
5. По эскизу топологии оценить паразитные емкости, связанные с разводкой.
6. Исследовать переходные процессы в проектируемом устройстве и оценить динамические параметры.
7. Если необходимо, выполнить коррекцию размеров для достижения заданного быстродействия.
Исходная комбинационная схема :
2.Синтез электрической схемы
После преобразования логической схемы, учитывая минимальное количество входов логических элементов , получаем данную схему, приведенную в приложение:
3.Предварительный расчет параметров транзисторов
1.
2.
3. Полагая, что , Ln = Lmin = 2 получим
Wn = 1.79 < 4Wn = 4 , Ln = 2 ,
Wp = 14 , Lp = 2
4.Исследование переходных процессов в логических элементах
1.Инвертор
Ln = 2, Wn = 4, Lp = 2, Wp = 14
2.Элемент 2ИЛИ-НЕ
Ln = 2, Wn = 4, Lp = 2, Wp = 28
3.Элемент 2И-НЕ
Ln = 2, Wn = 8, Lp = 2, Wp = 14
4.Элемент 3И-НЕ
Ln = 2, Wn = 12, Lp = 2, Wp = 14
5.Определение паразитной емкости
В топологии схемы имеем 122 паразитные емкостей связанных с пересечением слоев разводки. Значение емкости оценим по формуле
,
где Ток-толщина межслойной изоляции , Ток=0.5 мкм,
S-площадь обкладок паразитного конденсатора ,S= 16=1,22 ,
-абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика ,= ,
- относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика,
пФ
что составляет меньше 10% от значения Сн=0.3пФ.
Следовательно, в дальнейшем мы влияние паразитной емкости учитывать не будем.
6.Исследование переходных процессов в устройстве
Спроектировав полученную электрическую схему с помощью программы Orcad , мы получили данные временные характеристики (см приложение), что соответствует таблице истинности нашего устройства.
Поз. |
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
7.Вывод
В итоге разработки устройства мы получили следующее :
-элемент «инвертор» имеет топологическую площадь равную 30 х 44,
время задержки;
-элемент 2И-НЕ имеет топологическую площадь равную 45 х 49,
время задержки;
-элемент 2ИЛИ-НЕ имеет топологическую площадь равную 50 х 66,
время задержки;
-элемент 3И-НЕ имеет топологическую площадь равную 70 х 92,
время задержки;
- общая площадь устройства равна 670 х 925,из-за малости значения паразитной емкости(пФ ) по сравнению с значением Сн ,мы ей пренебрегли.
Было установлено, что в приведенной в задании схеме имеются ошибки, в результате которых в позиции 0 не срабатывает сегмент d, и в позиции 3 не срабатывает сегмент g.